预应力混凝土研究（橡胶混凝土研究进展）

预应力混凝土研究（橡胶混凝土研究进展）橡胶混凝土强度总体上表现出随橡胶掺量的增大而降低的趋势。针对橡胶粒径对混凝土强度的影响，不同学者的研究结果存在差异。橡胶粉之所以会降低混凝土的强度主要是由于橡胶属于有机材料，与作为无机材料的水泥结合较差，在橡胶粉与水泥的结合界面易形成薄弱环节。较高的强度是水泥混凝土作为结构材料的前提，橡胶粉掺入混凝土后会降低其强度，从而严重制约了其应用，因此有必要采取措施以提高橡胶混凝土的强度。现有措施主要是对橡胶微粒进行预处理，通过清除橡胶微粒表面杂质、降低橡胶中不利于水泥粘结的硬脂酸锌含量、改变橡胶微粒表面亲水性等来提高橡胶混凝土的强度。预处理方式通常包括水洗、四氯化碳处理、NaOH溶液处理、偶联剂处理和乳胶处理等。研究表明这些预处理方式都能不同程度地提高橡胶混凝土强度。国内外学者对橡胶混凝土抗压、抗折等强度进行了一系列研究，H．A．Toutanji等以碎橡胶片取代细骨料研究了碎橡胶片对混凝土抗压和抗

文章来源：微信公众号”沥青路面“

废橡胶不易自然降解，填埋会污染土壤，焚烧处置会产生大量有毒有害气体从而造成大气污染，且得不到有效处置也是一种极大的资源浪费，因此有必要对废橡胶进行资源化利用，使其变废为宝。水泥混凝土是用量最大和使用范围最广的土木工程材料，但其高脆性、低应变能力却严重制约了其在一些特定领域的应用。橡胶混凝土是一种以普通混凝土为基材，其中均匀掺入了一定量橡胶粒或橡胶粉进行改性的特殊混凝土。通常，橡胶粒采取等体积取代集料的方式掺入混凝土中，橡胶粉以水泥质量百分比外掺的方式掺入混凝土中。由于橡胶密度较轻，搅拌和成型过程中容易上浮导致其在混凝土中分布不均，因此制备橡胶混凝土较普通混凝土工艺复杂。国内外对橡胶混凝土进行了大量研究，已有研究结果表明，橡胶粉掺入水泥混凝土中不仅能大量利用废橡胶，同时制备的橡胶混凝土具有质量轻、韧性好、抗冲击性强和耐久性好等优点，特别是在对抗冲击性和耐久性有较高要求的道路工程中有较好的应用前景。

目前，橡胶混凝土的研究和应用取得了一些阶段性成果，形成了部分共识，但对一些问题的认识仍然存在分歧。本文在参考大量国内外相关文献的基础上，对橡胶混凝土的研究进展进行综述，以期为橡胶混凝土的进一步研究和应用提供参考。

橡胶混凝土的工作性能

橡胶对混凝土工作性能的影响因素包括粒径、掺量、颗粒形状及表面粗糙程度等，目前不同研究者对橡胶混凝土工作性能的研究结果不尽相同。Rostami对比研究了橡胶混凝土和普通混凝土的工作性能，发现两者的工作性能相当。RAGHVAND等认为橡胶粉几乎不会影响水泥砂浆的流动度。大部分研究者认为，橡胶粉由于具有吸水快和吸水率大的特点，吸水后使得混凝土中提供流动的自由水减少，会降低新拌混凝土的工作性能。一般认为橡胶粉掺量越大，橡胶混凝土流动性越差。关于不同粒径橡胶粉对混凝土流动性的影响，不同研究者得出的结论相差较大。值得注意的是，橡胶粉属于憎水性材料，气泡易于在其表面吸附，在混凝土中具有引气作用，会使混凝土中含气量增加。笔者认为橡胶粉对新拌混凝土工作性能的影响是橡胶粉本身吸水和引气共同作用的结果，一方面橡胶粉__吸水会降低混凝土的流动性;另一方面，橡胶粉的引气作用会改善混凝土的流动性。因此，橡胶粉对混凝土工作性能的影响取决于两者谁起主导作用。

橡胶混凝土的力学性能

强度

国内外学者对橡胶混凝土抗压、抗折等强度进行了一系列研究，H．A．Toutanji等以碎橡胶片取代细骨料研究了碎橡胶片对混凝土抗压和抗折强度的影响，结果表明碎橡胶片掺量越大，混凝土强度下降就越多，且混凝土抗压强度下降幅度较抗折强度大。Topcu等的研究表明掺橡胶微粒的混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度均大幅下降，不同粒径的橡胶微粒对其强度的影响程度不同，细橡胶微粒较粗橡胶微粒对混凝土强度影响更大。Eldin等以橡胶粒取代混凝土中的粗集料和细集料并研究了其对混凝土强度的影响，结果表明橡胶粒会大幅降低混凝土抗压强度和劈裂抗拉强度。熊杰等的研究表明不同种类的橡胶对混凝土强度的影响不一样，橡胶混凝土的抗压强度随橡胶掺量增加而降低，但并不是橡胶颗粒越大，强度降低就越多。王涛等的研究表明橡胶粉会降低混凝土的强度和弹性模量，且随着其掺量增加下降幅度越大。周栋等研究了橡胶颗粒掺量和粒径对混凝土抗压强度的影响，结果表明橡胶混凝土抗压强度随橡胶颗粒掺量的增加而降低，随橡胶颗粒粒径的增加先增大后减小。杨彪等以橡胶粒取代砂并研究了其对混凝土强度的影响，结果表明橡胶粒会降低混凝土抗压抗折强度，且橡胶粒粒径越大，抗折强度降低幅度就越大。

橡胶混凝土强度总体上表现出随橡胶掺量的增大而降低的趋势。针对橡胶粒径对混凝土强度的影响，不同学者的研究结果存在差异。橡胶粉之所以会降低混凝土的强度主要是由于橡胶属于有机材料，与作为无机材料的水泥结合较差，在橡胶粉与水泥的结合界面易形成薄弱环节。较高的强度是水泥混凝土作为结构材料的前提，橡胶粉掺入混凝土后会降低其强度，从而严重制约了其应用，因此有必要采取措施以提高橡胶混凝土的强度。现有措施主要是对橡胶微粒进行预处理，通过清除橡胶微粒表面杂质、降低橡胶中不利于水泥粘结的硬脂酸锌含量、改变橡胶微粒表面亲水性等来提高橡胶混凝土的强度。预处理方式通常包括水洗、四氯化碳处理、NaOH溶液处理、偶联剂处理和乳胶处理等。研究表明这些预处理方式都能不同程度地提高橡胶混凝土强度。

抗冲击性

普通水泥混凝土为脆性材料，抗冲击性能差，在冲击荷载作用下容易破坏。由于橡胶具有韧弹性，故将其掺入水泥混凝土中能够显著改善混凝土的抗冲击性，使得“脆性混凝土”变为“韧性混凝土”。Eldin和Senouci研究了橡胶混凝土的破坏模式，发现橡胶混凝土破坏区别于普通混凝土的脆性破坏而呈现延性破坏。Khatib和Bayomy的研究也表明橡胶混凝土的破坏模式随橡胶掺量的增加而逐渐变化，甚至在橡胶掺量为60%时混凝土表现出弹性变形的特征。Tantala等研究了不同掺量(等体积取代粗集料)橡胶和橡胶粒径对混凝土韧性的影响，结果表明掺10%的橡胶混凝土韧性优于掺5%的橡胶混凝土，掺加粗橡胶颗粒混凝土的抗冲击能力和增韧效果优于掺加细橡胶颗粒。沈卫国等的研究表明掺18%粗橡胶颗粒的混凝土和掺14%细橡胶颗粒的混凝土其冲击韧性指标分别较基准混凝土提高了5.1%、9.7%。赵志远等的研究表明以25%橡胶颗粒等体积取代砂，则橡胶混凝土的抗冲击次数较基准混凝土增加了6.2倍。

橡胶混凝土的耐久性

混凝土耐久性指混凝土抵抗环境介质作用并长期保持其良好的使用性能和外观完整性，从而维持混凝土结构的安全、正常使用的能力，耐久性不足通常会导致混凝土结构物在远未达到设计使用寿命时就发生破坏，甚至造成严重的质量事故，因此混凝土耐久性问题越来越得到重视。橡胶混凝土作为一种新型土木工程材料，其耐久性直接影响到结构物的使用寿命。下面从抗冻性、抗渗性和抗氯离子性方面介绍橡胶混凝土耐久性的研究进展。

抗冻性

Savas等研究了不同橡胶掺量对混凝土抗冻性的影响，结果表明橡胶掺量对混凝土耐久性影响显著，当其掺量为10%和15%时能提高水泥混凝土耐久性，但其掺量为20%和30%时水泥混凝土耐久性却不能满足要求。PaineKA等的研究表明橡胶粉在混凝土中可以引入稳定和均匀的气泡，橡胶混凝土抗冻性优于普通混凝土，与掺引气剂混凝土的抗冻性相当。他们还将粒径为0.5～1.5、2～8、5～25mm的橡胶颗粒掺入混凝土中，发现橡胶混凝土在冻融循环条件下的性能优于普通混凝土。张亚梅等研究发现橡胶粒径和掺量都会影响混凝土的抗冻性，粒径为3～4mm的较粗橡胶颗粒不能明显改善混凝土抗冻性，而粒径为140μm的较细橡胶粉在合适掺量下则能提高混凝土的抗冻性。他们还进一步研究了橡胶混凝土在水和NaCl溶液介质中的抗冻性，结果表明在合适掺量下橡胶粉提高了混凝土在水和NaCl溶液中的抗冻性。李光宇等的研究表明橡胶混凝土抗冻性在橡胶粉较小掺量下(15%以下)随橡胶粉掺量的增加而增大，橡胶粉粒径减小，混凝土的质量损失就越小。王涛等认为80目橡胶粉由于能起到引气剂的作用，故增大混凝土含气量和橡胶粉本身的特性便能够提高混凝土的抗冻性，橡胶粉掺量在90kg/m3范围内时，橡胶混凝土抗冻性随橡胶粉掺量增加而增大。

抗渗性

水渗透到混凝土内部是产生钢筋锈蚀、冻融破坏和碱集料反应的前提，同时水也是侵蚀介质进入混凝土中的载体，因此混凝土抗渗性对其耐久性具有重大意义。陈波等研究了橡胶粉和橡胶颗粒对混凝土抗渗性的影响，结果表明橡胶混凝土抗渗性随橡胶粉或橡胶颗粒掺量的增大表现出先增大后减小的趋势，橡胶最佳掺量为10%。胡鹏等研究了不同橡胶掺量和水灰比下橡胶混凝土的抗渗性，结果表明橡胶混凝土抗渗性在橡胶掺量为50kg/m3时最好，且橡胶混凝土抗渗性随水灰比增大而减小。范璐璐等的研究也表明橡胶混凝土抗渗性随橡胶掺量的增大呈先增大后减小的趋势，不同粒径橡胶对混凝土抗渗性影响程度不同，大粒径橡胶对混凝土内部毛细孔的阻断作用优于较小粒径橡胶。杨彪等的研究表明橡胶粒掺量越大，抗渗性就越差，橡胶粒径在8～28目范围内时，随着橡胶粒径的增大混凝土抗渗性越好。田艳凤等的研究表明橡胶掺量在125L(等体积取代集料)范围内时能改善混凝土的抗渗性，不同粒径橡胶对混凝土改善效果不一样，橡胶粒径越小，橡胶混凝土抗渗性越好。由于橡胶粉掺入混凝土对内部孔隙有填充作用，且胶粉粒径越小填充效果越好，橡胶混凝土毛细孔隙率相对越低，因而抗渗性较好。

抗氯离子性

Oikonomou等的研究表明混凝土抗氯离子性随橡胶掺量的增加呈先增大后减小的趋势，存在一个最佳掺量。张亚梅等认为橡胶能增强混凝土抗氯离子渗透性，但在干湿交替、干热或有硫酸盐腐蚀的环境中其性能劣化较快，因此不宜用于这些环境下。王开惠等的研究表明橡胶在一定掺量(12%)范围内时能提高混凝土的耐腐蚀性能。欧兴进等的研究表明橡胶混凝土的抗氯离子渗透性随橡胶掺量的增多而减弱。

结束语

目前，国内外对橡胶混凝土进行了初步研究，取得了阶段性的成果。橡胶的掺入不仅能够改善水泥混凝土的韧性、耐久性等性能，而且还能够大量消纳废橡胶，为废橡胶的资源化利用开辟了新途径。但是，目前橡胶混凝土的研究仍然处于初级阶段，研究主要集中在橡胶对水泥混凝土强度、抗冲击性和耐久性等方面的影响，而对橡胶影响混凝土性能的微观机理研究还不够深入，因此有必要系统研究橡胶影响混凝土性能的机理，并采取相应措施改善橡胶混凝土的性能，从而推动橡胶混凝土的广泛应用。